Genetická diverzita a pohlavní poměr larev mandelinky bramborové v testech na rezistenci k pyrethroidům

Monika Vandová

Master's thesis

Genetic diversity and sex ratio of Colorado potato beetle larvae in pyrethroids resistance tests

Abstract:

Předkládaná diplomová práce se zabývá detekcí pohlaví a variability mikrosatelitních markerů u dvou populací larev mandelinky bramborové, Leptinotarsa decemlineata (Say), v souvislosti s rezistencí k pyretroidním účinným látkám v insekticidech. Rezistence tohoto škůdce k insekticidům je již od poloviny minulého století aktuálním tématem a jeho citlivost k pyretroidům je navíc vázaná na pohlaví, tudíž bylo předpokládalo, že ošetření postřikem budou lépe přežívat samice. Z předchozích studií na téma genetické diverzity lze vyvodit, že je rezistence u mandelinky geograficky různorodá, a tudíž lze na základě poznatků o regionálních diferencích mezi jedinci navrhnout účinnější metody pro jejich kontrolu. V teoretické části práce jsou předloženy základní informace o mandelince bramborové, její rezistenci k insekticidům a populační genetice se zaměřením na výsledky studií z různých částí světa. Cílem experimentální části bylo ověřit, zda testy rezistence v souborech vytváří strukturu korelující s pohlavím jedince a genetickou diverzitou. Na larvy dvou populací z území České republiky získané z Výzkumného ústavu rostlinné výroby, v. v. i. v Ruzyni, ošetřené různými letálními koncentracemi přípravku Karate byl aplikován panel 9 mikrosatelitních markerů a následně provedena metoda qPCR k determinaci pohlaví. Data z kapilární elektroforézy byla zpracována programem GenAlEx 6.5 a provedena analýza diference alel v populacích, F-statistiky, Neiovy genetické distance a odchylek od Hardy–Weinbergovy rovnováhy. Programem DARwin 6.0 byly sestaveny fylogenetické stromy příbuznosti jedinců. Na základě identifikovaných pohlaví byl proveden neparametrický chí kvadrát test ve shlucích přeživších a nepřeživších jedinců v testu proti očekávanému pohlavnímu poměru 1:1. Na základě výsledků bylo zjištěno, že jsou obě populace geneticky diferenciované, hypotézu o genetické struktuře asociující s rezistencí však nebylo možné potvrdit, protože nebyla nalezena struktura prokazující specifika v přežití jedinců. Statistické vyhodnocení testů pohlaví také neprokázalo odchylky od očekávaného poměru, a tudíž asociaci s lepším přežíváním samic. Pro objasnění větší míry přežití samců by bylo potřebné mít poznatky o založení kdr lokusu a fenotypové výsledky asociovat s nimi.

Abstract:

This diploma thesis deals with the detection of sex and the variability of microsatellite markers in two populations of potato beetle larvae, Leptinotarsa decemlineata (Say), in connection with resistance to pyrethroid active substances in insecticides. The resistance of this pest has been a current topic since the middle of the last century, and its sensitivity to pyrethroids is also sex-linked. Therefore it was assumed females will possess a higher level of resistance. Previous studies focused on the topic of genetic diversity showed resistance in Colorado potato beetle is geographically heterogenous, and therefore, based on the knowledge of regional differences between individuals, more effective methods for their control can be designed. The theoretical part of the thesis presents basic information about the Colorado potato beetle, its insecticide resistance and population genetics, focused on the results of studies from various parts of the world. The aim of the experimental part was to verify whether resistance tests in ensembles create an individual structure correlated with sex and genetic diversity. A panel of 9 microsatellite markers was applied to the larvae of two populations from the Czech Republic obtained from the Research Institute of Plant Production, v. v. i. in Ruzyn, sprayed using various letal doses of Karate insecticide. The qPCR method was performed to determine larval sex. Capillary electrophoresis data were processed by the GenAlEx 6.5 program and analysis of allelic difference in populations, F-statistics, Nei's genetic distance and deviation from Hardy–Weinberg equilibrium was performed. The DARwin 6.0 program was used to compile the phylogenetic trees of the kinship of individuals. Based on the identified sexes, a non-parametric chi-square test was performed on the clusters of survivors and non-survivors in a test against the expected 1:1 sex ratio. It was found both populations are genetically differentiated, but the hypothesis about genetic structure associating with resistance was not confirmed, as no structure to prove the specifics in the survival of individuals was found. Statistical evaluation of the gender tests also showed no deviations from the expected ratio and thus an association with greater female survival rate. To clarify the greater survival rate of males, it would be necessary to have knowledge about the establishment of the kdr locus to associate with the phenotypic results.

Keywords

rezistence k insekticidům, SSR markery, qPCR, mandelinka bramborová, pohlavní poměr

Keywords

Colorado potato beetle, insecticide resistence, SSR markers, qPCR, sex ratio

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 15. 4. 2023

Thesis defence

• Date of defence: 15. 5. 2023
• Supervisor: Ing. Petr Sedlák, Ph.D.
• Reader: Jitka Stará, externi

Czech University of Life Sciences Prague

Faculty of Agrobiology, Food and Natural Resources

Master programme / specializace:
Plant Production / Plant Nutrition and Protection